| 研究課題/領域番号 |
16H04543
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
柴田 浩幸 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (50250824)
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| 研究分担者 |
助永 壮平 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (20432859)
金 キョンホ 東北大学, 多元物質科学研究所, 研究支援者 (30733589)
太田 弘道 茨城大学, 工学部, 教授 (70168946)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ケイ酸塩融体 / 高温融体物性 / 酸化物ガラス / 構造 / 熱伝導度 / 粘度 |
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| 研究実績の概要 |
本課題では、ケイ酸塩ガラスや融体の構造が網目構造領域とその切れ目の二つの構造領域により構成されていると仮定し、各領域の構成元素の情報に基づいて、これらのランダム物質の物性(熱伝導度および粘度)を理解することを試みている。平成28年度は、(30-x)CaO-xMgO-15Al2O3-55SiO2(mol%)系ガラスを作製し(担当：金(東北大学))、熱伝導度測定(担当：太田(茨城大学)、柴田(東北大学))と27Al magic angle spinninig nuclear magnetic resonance (MAS NMR)測定(担当：助永(東北大学))を行った。また、この組成系では、すでに17O核を対象としたMAS NMR測定が行われており、Caイオンが網目構造内部に存在しやすく、Mgイオンはチャンネル領域に存在しやすいことが報告(CAMP ISIJ, 27(2014), 695.)されており、これら2種類の陽イオンの位置情報が熱伝導度に与える影響を調査したことになる。同ガラスの熱伝導度はCaOをMgOで置換することにより上昇した。同試料の27Al MAS NMR測定を行った結果、アルミニウムイオンの大半が酸素4配位構造(AlO4)を取っていること、また、ガラス中のMgO濃度(x)が上昇すると、酸素5配位構造(AlO5)の量が増加することが明らかになった。今後、Alを含まないガラスやその他の陽イオンペア(Ca-Kなど)を含むガラスについて熱伝導度測定を行い、それぞれのアルカリ土類陽イオン(例：Mg、Caイオン)およびAlO5が熱伝導度に寄与するメカニズムについて定量的な調査を行う予定である。また、熱伝導度測定を行ったガラスと同系融体の粘度測定装置の検定を行い、次年度以降の研究で使用する粘度測定の手法を確立した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成28年度遂行予定の(30-x)CaO-xMgO-15Al2O3-55SiO2(mol%)系ガラスの作製、熱伝導度測定およびNMR測定(27Al核)を行うことができており、おおむね計画通りに研究が進捗している。
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| 今後の研究の推進方策 |
Alを含まないCa-Mg-Si-O系ガラスやその他の陽イオンペア(Ca-Kなど)を含むガラスについて熱伝導度測定を行い、それぞれのアルカリ土類陽イオン（またはアルカリ金属イオン）およびAlO5が熱伝導度に寄与するメカニズムについて定量的な調査を行う予定である。また、熱伝導度測定を行ったガラス系と同系の融体について熱伝導度および粘度評価を行い、熱伝導度と粘度の発現メカニズムについても考察を深める。
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